JP4668859B2 - 配管内作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、配管内作業装置に係り、特に、原子力発電プラントの炉内構造物であるジェットポンプ・ライザ管等の配管内の非破壊検査及び予防保全に適用するのに好適な配管内作業装置に関する。

原子力発電プラント、例えば、沸騰水型原子力発電プラント（以下、ＢＷＲ発電プラントという）では、テレビカメラ及び超音波探傷等の非破壊検査、及びウォータージェット・ピーニングのような予防保全作業が実施されている。このような非破壊検査及び予防保全作業を、配管内で実施することも望まれている。配管内での非破壊検査及び予防保全作業は、配管を切断することなく実施するには、配管内に検査装置及び予防保全装置を挿入する必要がある。特に、配管は、直管部（例えば、鉛直部及び水平部）及び曲管部（例えば、エルボ部）を有する。検査装置及び予防保全装置は、直管部及び曲管部での移動が可能な構造にしなければならない。

配管内の点検装置としては、特許文献１に記載された管内検査装置が知られている。この管内検査装置は、カメラ部、複数の駆動ユニット及び駆動電源部を備えている。各駆動ユニットは、モータ及びこのモータによって駆動される駆動輪をそれぞれ有する。各駆動ユニットは、相互に接続リンクで連結され、相互間に取り付けられた押し付けバネにより配管内面に押し付けられている。接続リンクで連結された隣り合う各駆動ユニットは、押し付けバネの圧縮力の作用により、配管内で１８０°ずれた内面に接触する。このような管内検査装置は、各モータの駆動により配管内での移動が可能になる。

特許文献２はＢＷＲ発電プラントの原子炉内に設けられたジェットポンプ（特に、ライザ管）内の予防保全装置を、特許文献３はライザ管内に適用される配管の内面検査装置をそれぞれ記載している。特許文献２に記載された予防保全装置は、処理装置に配管の半径方向に移動する固定脚を有する。処理装置は、原子炉上方の運転床からケーブルにて吊り下げられてライザ管内に挿入される。処理装置は固定脚をライザ管内面に向かって突出させることによってライザ管内に固定される。この状態で、処理装置はライザ管内面の予防保全作業（表面加工、洗浄、表面改質及び表面検査等の作業）を実施する。

特許文献３に記載された内面検査装置は、カメラヘッド及び蛍光浸透探傷試験ヘッドを有する。カメラヘッド及び蛍光浸透探傷試験ヘッドは、基盤に取り付けられており、基盤に取り付けられてライザ管の半径方向に伸縮自在な支持部材によってライザ管内に保持される。支持部材の先端部に回転可能なベアリング体が設けられる。

特開平７−１２０６８２号公報 特開平８−５７７３号公報 特開２００１−２６４４８２号公報

特許文献１の管内検査装置は、各駆動ユニットのモータをそれぞれ駆動することにより配管内を移動可能である。この管内検査装置は、各駆動ユニットが押し付けバネの圧縮力の作用により配管内面に接触しているため、配管の直管部での移動は容易に行える。しかしながら、その管内検査装置は、配管の曲管部を通過することができない。これは、駆動ユニットを連結する接続リンクの傾斜角度を曲管部で調節できないからである。また、その管内検査装置は、複数の駆動ユニット、複数の接続リンク及び複数の押し付けバネを有しているため、構造が複雑になっている。

特許文献２の予防保全装置は、移動装置を有していなくケーブルで吊り下げられて移動するため、曲管部内を通過することはできない。その予防保全装置は、ライザ管内面に向かって突出させる固定脚を設ける必要があるため、構造が複雑になっている。特許文献３の内面検査装置は、ライザ管の半径方向に伸縮自在で先端部にベアリング体を有する複数の支持部材によってライザ管内に保持されるため、ベアリング体を有する支持部材を複数設ける必要がある。このため、その内面検査装置は構造が複雑になる。

本発明の目的は、構成を簡略化できる配管内作業装置を提供することである。

上記した目的を達成する本発明の特徴は、第１ユニットと、一端部が第１ユニットの一端部に回転可能に取り付けられた第２ユニットと、一端部が第１ユニットの他端部に回転可能に取り付けられたアーム部材と、アーム部材に回転可能に取り付けられ、カメラが設けられたヘッド装置とを備え、第１ユニットは、アーム部材を第１ユニットに対して屈曲させるアーム屈曲装置を有し、配管内面に接触される第１車輪がアーム部材の一端部及び他端部にそれぞれ回転可能に設けられ、配管内面に接触され駆動される第２車輪が第１ユニットの前記他端部に回転可能に設けられることにある。

本発明は、第１ユニットの他端部に回転可能に取り付けられたアーム部材を、第１ユニットに含まれるアーム屈曲装置によって第１ユニットに対して屈曲させるため、各第１車輪及び第２車輪を配管内面に押し付けることができる。このような本発明は、互いに屈曲するアーム部材及び第１ユニットによって、アーム部材に取り付けられたヘッド装置を配管内の所定の位置に配置できるため、配管内作業装置の構成を簡略化することができ、配管内作業装置を小型化することができる。

好ましくは、第２車輪を回転させる駆動装置を第２ユニットに設けるとよい。その駆動装置を第１ユニットではなく第２ユニットに設けているので、第１ユニットの長さをアーム部材の長さとほぼ同程度まで短くすることができる。このため、第２車輪に加えられる押し付け力が増大して第１車輪に加えられる押し付け力と同程度になり、配管内での配管内作業装置の走行を円滑にすることができる。

好ましくは、アーム屈曲装置が、アーム部材を屈曲させる流体シリンダ、及び流体シリンダの直線運動を回転運動に変えてアーム部材を第１ユニットに対して屈曲させる回転機構を含んでいることが望ましい。アーム部材を屈曲させるために流体シリンダを用いているため、流体シリンダへの高圧流体の供給が断たれた場合、第１車輪及び第２車輪の配管内面のへの押し付け力がなくなる。このため、配管内作業装置を配管から容易に引き出すことができ（例えば、配管内作業装置に取り付けたチェーンまたはワイヤ等を引っ張る）、配管内作業装置の安全性を向上できる。流体シリンダとして、例えば、水圧シリンダまたはエアシリンダを用いることが好ましい。

好ましくは、ヘッド装置が、ボディー、カメラが設置されてボディーに回転可能に設けられたヘッド、及びボディーに設けられ、ヘッドを回転させる回転装置を有することが望ましい。ヘッドが回転できるため、カメラを用いて配管の内周面の全域の検査が可能になる。

好ましくは、異物を吸引する吸引ノズルをヘッド装置に設けるとよい。配管内において異物の存在が確認された場合、吸引ノズルでその異物を吸引して配管内から速やかに除去することができる。ヘッド装置がカメラと共に吸引ノズルを備えている場合には、配管から配管内作業装置を引き出してヘッド装置への吸引ノズルの取り付けに要する時間が不要となり、異物の吸引作業を短時間に行うことができる。また、カメラによる配管内の検査作業と異物除去作業を連続して行うことができ、配管内作業の効率化を図ることができる。

好ましくは、キャビティを含む水流を発生させる噴射ノズルをヘッド装置に設けるとよい。アーム部材の屈曲により各第１車輪及び第２車輪に加えられる配管内面への押し付け力を増大でき、配管内作業装置の配管内での位置決めを確実に行うことができる。このため、噴射ノズルによってキャビティを含む水流を発生させても、その水流の反力により配管内作業装置が移動することはなく、配管内の所定の位置に対する残留応力の改善を精度よく行うことができる。また、ヘッド装置がカメラと共に噴射ノズルを備えている場合には、配管から配管内作業装置を引き出してヘッド装置への噴射ノズルの取り付けに要する時間が不要となり、残留応力改善作業を短時間に行うことができる。また、残留応力改善後における配管内面の状態のカメラによる確認を速やかに行うことができる。

本発明によれば、配管内作業装置の構成を簡略化することができ、配管内作業装置を小型化することができる。

本発明の好適な一実施例である配管内作業装置を、図１及び図２を用いて以下に説明する。本実施例の配管内作業装置１０は、ヘッド部（ヘッド装置）１、屈曲駆動ユニット（第１ユニット）５、走行駆動ユニット（第２ユニット）６及びアーム（連結部材）９を備える。図１（ａ）は配管内作業装置１０のヘッド部１及び屈曲駆動ユニット５を示し、図１（ｂ）は配管内作業装置１０の走行駆動ユニット６を示している。ヘッド部１は、配管内作業装置１０の先端部に位置しており、前方監視カメラ２、側方監視カメラ３、ヘッド回転駆動部４、ヘッド１１及びガイド輪３０を有する。前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３はヘッド１１に取り付けられる。前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３は、ライザ管５０内で撮影を行い、得られた映像情報を出力する。ヘッド回転駆動部４はボディー１３及びモータ１４を有し、このボディー１３がヘッド１１に回転可能に取り付けられている。モータ１４はボディー１３に取り付けられている。モータ１４に連結された回転軸１５に形成された歯車１６は、ヘッド１１に設けられた内歯車１２と噛み合っている。アーム９は、回転軸２６を介してヘッド部１、具体的にはヘッド部１のボディー１３に回転可能に取り付けられる。換言すれば、ヘッド部１のボディー１３が、アーム９に固定された回転軸２６に回転可能に取り付けられている。歯車７がその回転軸２６に取り付けられる。歯車７と噛み合う歯車２８が、アーム９に回転可能に取り付けられる。ヘッド部１は、ライザ管５０内に異物が存在する場合に、この異物を吸引する吸引ノズルを接続するアダプタを設けている。モータ１４の回転力が回転軸１５、歯車１６及び内歯車１２へと伝わることによって、ヘッド部１が３６０°の範囲で回転することができる。照明装置（図示せず）がヘッド１に設置される。また、ヘッド１には、ライザ管５０内面に圧縮残留応力を付与するウォータージェット・ピーニング用の噴射ノズル及びこの噴射ノズルに接続される高圧ホースを取り付けることも可能である。上記の吸引ノズル、及びウォータージェット・ピーニング用の噴射ノズル及び高圧ホースを、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３と共に、ヘッド１１に設置してもよい。

屈曲駆動ユニット５は、ボディー１７、アーム屈曲装置（連結部材屈曲装置）３１及びガイド輪２５を有する。アーム屈曲装置３１は、エアシリンダ（駆動装置）１８、回転力発生装置３２及び回転機構３３を有する。エアシリンダ１８はボディー１７に設けられる。このエアシリンダ１８は、ボディー１７内に形成されたシリンダ１９、及びシリンダ１９内に配置されたピストン２２を有する。ボディー１７内に形成される空気通路２０，２１が、シリンダ１９の一端部及び他端部に連絡される。回転力発生装置３２は、フォーク２３及びフォーク２３に取り付けられたラック２４を有する。フォーク２３は、一端がピストン２２に連結され、ピストン２２の軸方向に移動可能にボディー１７内に配置される。フォーク２３の他端部に切り欠き部３４が形成されている。回転機構３３は、回転軸５５、ピニオン２７及び歯車Ａ（図示せず）を有する。回転軸５５はボディー１７に回転可能に取り付けられる。回転軸５５に取り付けられたピニオン２７は、ラック２４と噛み合っており、フォーク２３の切り欠き部３４内に挿入されている。歯車Ａは、回転軸５５に取り付けられ、歯車２８と噛み合っている。ガイド輪２５は回転軸５５に回転可能に取り付けられる。

回転軸２６はアーム９の長手方向でアーム９の中央部に取り付けられる。回転軸５５はアーム９の一端部に回転可能に取り付けられている。アーム９は、回転軸５５を介して屈曲駆動ユニット５のボディー１７に回転可能、すなわち屈曲可能に取り付けられている。ガイド輪３０が取り付けられる回転軸５４がアームの他端部に回転可能に取り付けられる。

走行駆動ユニット６は、ケーシング３５、モータ（走行用駆動装置）３６、回転機構３８及び駆動輪８を有する。モータ３６は、ケーシング３５内に配置されてケーシング３５に設置される。回転機構３８は傘歯車３９，４０を含んでいる。傘歯車３９は、モータ３６に連結される回転軸３７に取り付けられる。回転軸４１が、ケーシング３５の一端部に回転可能に取り付けられる。回転軸４１に取り付けられる傘歯車４０は傘歯車３９と噛み合っている。回転軸３７と回転軸４１の成す角は、９０°である。駆動輪８は回転軸４１に取り付けられる。回転軸４１には、屈曲駆動ユニット５のボディー１７が回転可能に取り付けられる。回転軸４３がケーシング３５の他端部に回転可能に取り付けられる。ガイド輪４２が回転軸４３に設置される。走行駆動部保持リンク（駆動部保持部材）４４が回転軸４３に取り付けられる。

光ファイバー４７が、ヘッド部１のボディー１３、屈曲駆動ユニット５のボディー１７、走行駆動ユニット６のケーシング３５及び走行駆動部保持リンク４４にそれぞれ取り付けられる。この光ファイバー４７は、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３にそれぞれ接続され、それらのカメラで撮影した映像情報を伝送する。電力ケーブル４６が、ヘッド回転駆動部４に取り付けられ、モータ１４に接続される。電力ケーブル４６も、屈曲駆動ユニット５のボディー１７、走行駆動ユニット６のケーシング３５及び走行駆動部保持リンク４４にそれぞれ取り付けられる。高圧空気ホース４８が、ボディー１７に形成された空気通路２０に連絡される。他の高圧空気ホース（図示せず）が、ボディー１７に形成された空気通路２１に連絡される。これらの高圧空気ホースは、走行駆動ユニット６のケーシング３５及び走行駆動部保持リンク４４にそれぞれ取り付けられる。走行駆動部保持リンク４４に取り付けられる電力ケーブル４９が、モータ３６に接続される。

高圧空気が、他の高圧空気ホース及び空気通路２１を介して、シリンダ１９内の、ピストン１８より左側の空間に供給されると、ピストン１８は矢印５１（図１参照）の方向に移動する。ピストン１８に連結されたフォーク２３及びラック２４も同じ方向に移動し、ピニオン２７を矢印５２（図１参照）の方向に回転させる。ピニオン２７の回転力は、回転軸５５、歯車Ａ及び２８を回転させ、さらに歯車７を介して回転軸２６を回転させる。アーム９は、回転軸２６の回転により回転軸２６を中心にして矢印５３（図２参照）の方向に旋回する。このアーム９の旋回によって、アーム９は屈曲駆動ユニット５に対して屈曲される。ガイド輪２５，３０はそのアーム９の旋回によってライザ管５０の内面にそれぞれ接触する（図２参照）。回転軸２５によってアーム９に連結されている屈曲駆動ユニット５のボディー１７は、アーム９の旋回によって、図２に示すように、駆動輪８がライザ管５０の内面に接触するまで傾斜する。さらに、走行駆動ユニット６のケーシング３５も、ガイド輪４２がライザ管５０の内面に接触するまで傾斜する。

回転軸２６と回転軸５４との間の距離、及び回転軸２６と回転軸５５との間の距離は、それぞれ、回転軸２６を中心にアーム９が旋回したとき、ガイド輪２５，３０がそれぞれライザ管５０の内面に接触するように設定されている。回転軸２６は、配管内作業装置１０が走行する配管（例えば、ライザ管５０）の中心軸を通るように位置している。配管内作業装置１０は、アーム９（具体的には、回転軸５４の中心と回転軸２６の中心を結ぶ直線）と、回転駆動部４の中心軸とが成す角度が、回転軸５４及びエアシリンダ１８の駆動によって、屈曲駆動ユニット５とアーム９とがなす角度の半分になるように構成される。この状態で、ガイド輪２５，３０はライザ管５０の内面にそれぞれ接触している。この構成により、ヘッド部１の中心軸を、他の機構を用いることなく、配管の内径に依存せずに常に配管（ライザ管５０）の中心軸に一致させることが可能となる。

高圧空気が、高圧空気ホース４８及び空気通路２０を介して、シリンダ１９内の、ピストン１８より右側の空間に供給されると、ピストン１８は矢印５１とは逆方向に移動する。ピニオン２７は矢印５２と逆方向に回転し、アーム９が矢印５３とは逆の方向に旋回するため、ガイド輪２５，３０がそれぞれライザ管５０の内面から離れる。ガイド輪２５，３０がライザ管５０の内面から所定距離だけ離れたとき、ピストン１８の移動が停止される。ガイド輪２５，３０がそれぞれライザ管５０の内面から離れると、駆動輪８及びガイド輪４２もライザ管５０の内面から離れる。

なお、高圧空気が、シリンダ１９内の、ピストン１８より左側の空間に供給された場合は、シリンダ１９内の、ピストン１８より右側の空間に存在する高圧空気は、空気通路２０及び高圧空気ホース４８を介して排出される。高圧空気が、シリンダ１９内の、ピストン１８より右側の空間に供給された場合は、シリンダ１９内の、ピストン１８より左側の空間に存在する高圧空気は、空気通路２１及び他の高圧空気ホースを介して排出される。

配管内作業装置１０は、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３をヘッド１１に設置している状態では配管内検査装置として機能する。配管内作業装置１０は、ヘッド１１に異物を吸引する前述の吸引ノズルを設置し、この吸引ノズルに吸引ホースを接続した状態では異物回収装置として機能する。さらに、配管内作業装置１０は、ヘッド１１に前述の噴射ノズルを設置し、この噴射ノズルに高圧ホースを接続した状態では予防保全装置として機能する。この予防保全装置は、構造材（例えば、ライザ管）に対してウォータージェット・ピーニングを実施する応力改善装置である。

配管内作業装置１０を用いた配管内作業を説明する前に、配管内作業を適用する、例えば、ＢＷＲ発電プラントの原子炉の概略構造を、図３を用いて説明する。原子炉５６は、内部に炉心６１を有する原子炉圧力容器５７を備える。原子炉圧力容器５７内には、炉心６１を取り囲む円筒状の炉心シュラウド６０が配置される。炉心６１に冷却水を供給するジェットポンプ５８が、原子炉圧力容器５７と炉心シュラウド６０との間に形成されたアニュラス部７０に配置される。ジェットポンプ５８はライザ管５０及びノズルセクション５９を含んでいる。

ＢＷＲ発電プラントの定期検査時においては、原子炉圧力容器５７から上蓋（図示せず）が取り外され、原子炉ウェル６３内に冷却水が充填される。炉心６１に装荷されている燃料集合体（図示せず）を取り扱う燃料交換機６４が、運転床６２上を移動する。燃料交換機６４は原子炉ウェル６３を跨いで配置されている。

定期検査時にライザ管５０内で配管内作業を実施するに際して、ノズルセクション５９がライザ管５０から取り外される。その後、燃料交換機６４を用いて配管内作業装置１０を吊降ろし、配管内作業装置１０をライザ管５０内に挿入する。配管内作業装置１０のライザ管５０内への挿入、及び配管内作業装置１０のライザ管５０内での移動について、図３を用いて具体的に説明する。ライザ管５０は、上端が開放されたトランジションピース６５、トランジションピース６５の下端に接続された鉛直直管部６６、鉛直直管部６６に接続されたエルボ部（曲管部）６７及びエルボ部６７に接続された水平直管部６８を有する。トランジションピース６５は、内部に仕切り部材６９が設けられている。

配管内作業装置１０の走行駆動部保持リンク４４が、燃料交換機６４に設けられたチェーン（またはワイヤ等）に保持される。燃料交換機６４がドラム（図示せず）を回転させてチェーンを延ばすと、配管内作業装置１０は、吊り下げられた状態で原子炉ウェル６３内を下降し、原子炉圧力容器５７内のアニュラス部７０に到達する。ノズル５９は取り外されている。配管内作業装置１０は、チェーンに吊り下げられた状態では、ヘッド部１、屈曲駆動ユニット５及び走行駆動ユニット６が一直線状になっている（図４の状態Ａ参照）。状態Ａの形状は、高圧空気が空気通路２０を介して、シリンダ１９内の、ピストン１８より右側の空間に供給されることによって、形成される。配管内作業装置１０は、状態Ａの形状のまま、トランジションピース６５の内面と仕切り部材６９との間を通過して鉛直直管部６６内に到達する。走行駆動部保持リンク４４が鉛直直管部６６内に入った位置で、高圧空気が空気通路２１を介して、シリンダ１９内の、ピストン１８より左側の空間に供給される。このような高圧空気の供給により、アーム９が、回転軸２６を中心に矢印５３の方向に旋回する。この旋回によって、屈曲駆動ユニット５とアーム９が折り曲げられ、ガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２がそれぞれライザ管５０、具体的には鉛直直管部６６の内面に押し付けられる（図４の状態Ｂ参照）。ガイド輪３０及び駆動輪８が接触する、鉛直直管部６６の内面での位置は、周方向において、ガイド輪２５，４２が接触する、鉛直直管部６６の内面での位置と１８０°ずれている。状態Ｂの形状になっている配管内作業装置１０は、モータ３６が駆動され、駆動輪８の回転により、鉛直直管部６６内を下降する。ヘッド１１は、鉛直直管部６６内を下降しながら回転される。ヘッド１１の回転はモータ１４の駆動によって行われる。ガイド輪２５，３０，４２及び駆動輪８が鉛直直管部６６の内面に押し付けられているため、チェーンを緩めすぎても配管内作業装置１０が鉛直直管部６６内を落下せず、また、駆動輪８の回転による配管内作業装置１０の走行も円滑に行える。さらには、モータ３６の回転軸に連結されたレゾルバ８０により、配管内作業装置１０のライザ管５０内の位置をより正確に把握できる。

前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３で撮影された鉛直直管部６６内の映像は、光ファイバー４７により操作盤７０に伝えられ、表示装置７１に表示される。光ファイバー４７、電力ケーブル４６，４９は電力・信号ケーブル７２に含まれている。シリンダ１９内への高圧空気の供給、及びモータ１４，３６の駆動は、操作盤７０より操作される。配管内作業装置１０が駆動輪８の回転により鉛直直管部６６内を下降する際には、ドラムの回転によりチェーンが延ばされる。オペレータは、表示装置７１に表示された映像を見てライザ管５０、すなわち鉛直直管部６６内の状態を確認することができる。

配管内作業装置１０がエルボ部６７に進入する際（位置は上記のレゾルバ８０で確認）に、エアシリンダ１７の操作によりフォーク２３を移動させ、アーム９と屈曲駆動ユニット５との成す角を調節する（図４の状態Ｃ参照）。このため、エルボ部６７の内側の曲率及び外側の曲率が異なっているが、それぞれの曲率に合わせてガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２をエルボ６７の内面に押し付けることができる。配管内作業装置１０は、駆動輪８の回転によりエルボ部６７内をスムーズに移動できる。エルボ部６７内では、エルボ部６７の中心軸が湾曲しているため、配管内作業装置１０の構成上、ヘッド１１の中心軸とエルボ部６７の中心軸は一致しない。しかしながら、モータ１４によりヘッド１１を回転させることによって、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３を用いたエルボ部６７内の全周撮影が可能になる。配管内作業装置１０のライザ管５０内での走行距離は、レゾルバ８０によって計測され、表示装置７１に表示される。オペレータは、表示装置７１を見ることによって、配管内作業装置１０のライザ管５０内での走行距離を知ることができる。

配管内作業装置１０が水平直管部６８に進入する際、エアシリンダ１７の操作によりフォーク２３を移動させ、アーム９と屈曲駆動ユニット５との成す角を調節する（図４の状態Ｄ参照）。これによりガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２をエルボ６７の内面に押し付けることができる。これにより、配管内作業装置１０は水平直管部６８内でスムーズ移動できる。

前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３を用いた、鉛直直管部６６、エルボ部６７及び水平直管部６８内の状態監視を行う。それらの箇所のカメラによる撮影が完了した後、モータ３６を逆回転させて配管内作業装置１０をトランジションピース６５の近くまで移動させる。配管内作業装置１０を状態Ａの形状に変更し、燃料交換機６４のドラムを回転させてチェーンをそのドラムに巻き取る。配管内作業装置１０は、上昇し、トランジションピース６５の外部に引き出される。

以上に、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３を用いた、配管内作業装置１０による配管内検査について説明した。この配管内検査は、配管予防保全作業及び異物回収作業の前に行われる。ライザ管５０内に異物が付着している場合には、配管内検査作業が終了した後、配管内作業装置１０を、一旦、原子炉ウェル６３から引き上げてヘッド１１に吸引ノズル（図示せず）を取り付けて、再度、ライザ管５０内に挿入してもよい。ヘッド１１に予め吸引ノズルを取り付けておき、配管検査作業において、ライザ管５０内に異物の付着が確認された場合には、その吸引ノズルを用いて異物の吸引を行う（異物回収作業）。吸引された異物は、配管内作業装置１０に設置された吸引ホース（図示せず）により回収される。このように、吸引ノズルを予め前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３と共にヘッダ１１位設置しておくことにより、配管内作業装置１０を引き上げて吸引ノズルをヘッダ１１に取り付け、再度、ライザ管５０内に挿入する工程が不要となる。このため、ライザ管内において行う作業に要する時間を著しく短縮することができる。

配管検査作業及び異物回収作業が終了した後、配管内作業装置１０を前述のようにライザ管５０の外部に取り出し、冷却水が充填された原子炉ウェル６３内を引き上げる。原子炉ウェル６３から取り出した配管内作業装置１０から、吸引ノズル、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３が取り付けられたヘッド１１を取り外す。このヘッド１１の替りに、ウォータージェットピーニング用の、噴射ノズルが設けられた他のヘッドをヘッド部１に取り付ける。その噴射ノズルに高圧ホース７３（図４参照）が接続される。ウォータージェットピーニング用のヘッド及び高圧ホース７３が取り付けられた配管内作業装置１０は、原子炉ウェル６３内を下降され、図４の状態Ａの形状にて、トランジションピース６５の開口部からライザ管５０内に挿入される。噴射ノズルが応力改善作業を施工するライザ管５０内の所定の位置まで到達するように、駆動輪８を回転させて配管内作業装置１０をライザ管５０内で走行させる。噴射ノズルが施工位置に到達したとき、エアシリンダ１８に高圧空気を供給してフォーク２３を矢印５１の方向に移動させる。アーム９が矢印５３の方向に回転し、ガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２によるライザ管５０の内面への押し付け力が増大する。この押し付け力は、噴射ノズルから噴射する高圧水の反力によっても配管内作業装置１０が移動しないように、配管内作業装置１０の走行時にその内面に加える押し付け力よりもはるかに大きな力である。

その後、高圧ポンプ７４から吐出された高圧水が、高圧ホース７３を介して噴射ノズルに導かれ、噴射ノズルからライザ管５０内の施工面に向かって噴射される。噴射ノズルからの高圧の噴射流に含まれたキャビティが崩壊することによって発生する衝撃波が施工面に当り、その施工面の引っ張り残留応力が圧縮残留応力に改善される。ガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２の押し付け力を、エアシリンダ１８の操作により、配管内作業装置１０の走行が可能な程度に緩和させる。配管内作業装置１０をライザ管５０内で走行させて噴射ノズルを、他の施工面まで移動させる。この施工面に対して前述したようなウォータージェットピーニング（予防保全作業）を実行する。ライザ管５０内でのウォータージェットピーニングが終了した後、前述したように、配管内作業装置１０がライザ管５０から引き出され、原子炉ウェル６３内を引き上げられる。

ウォータージェットピーニング終了後に、再度、ライザ管５０内の検査作業が実行される。この検査作業は、配管内作業装置１０のウォータージェットピーニング用のヘッドを、吸引ノズル、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３が取り付けられたヘッド１１に取り替えて行われる。ライザ管５０の内面を前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３で撮影し、表示装置７１に表示された映像を見ることによって、オペレータがウォータージェットピーニング作業の施工状態を確認する。もし、その映像で異物が確認された場合には、吸引ノズル及び吸引ホースにより異物を回収する。

ヘッド部１には、超音波探傷装置、渦電流探傷装置、レプリカ採取装置及び研磨装置のいずれかを設けたヘッドをヘッド１１の替りに取り付けることも可能である。

本実施例は、屈曲駆動ユニット５の他端部に回転軸５５を介して回転可能に取り付けられたアーム９を、屈曲駆動ユニット５に含まれるアーム屈曲装置３１によって屈曲駆動ユニット５に対して屈曲させることによって、少なくともアーム９の端部に設けられたガイド輪２５，３０、及び屈曲駆動ユニット５の端部に設けられた駆動輪８をライザ管５０の内面に押し付けることができる。このようにして、互いに屈曲するアーム９及び屈曲駆動ユニット５を用いて、アーム６に取り付けられたヘッド部１をライザ管５０内の所定の位置に配置できる本実施例は、配管内作業装置１０の構成を簡略化することができる。このため、配管内作業装置１０を小型化できる。

配管内作業装置１０は、アーム屈曲装置３１によって、アーム９と屈曲駆動ユニット５の成す角度を調節することができる。したがって、配管内作業装置１０は、直管部（例えば、鉛直直管部６６及び水平直管部６８等）及び曲管部（例えば、エルボ部６７等）がつながっている配管（例えば、ライザ管５０等）でも駆動輪及びガイド輪のそれぞれを直管部及び曲管部の内面に押し付けることができる。これにより、配管内作業装置１０の直管部及び曲管部内での走行を円滑に行うことができ、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３による、つながっている直管部及び曲管部内でのそれぞれの検査を容易に行うことができる。

配管内作業装置１０は、トランジションピース６５内への挿入前及びトランジションピース６５内からの引き抜き前に、アーム屈曲装置３１によるアーム９の旋回によって、ヘッド部１、アーム９、屈曲駆動ユニット５及び走行駆動ユニット６が一直線上配置される（図４の状態Ａ参照）。このため、配管内作業装置１０は、トランジションピース６５内面と仕切り部材６９の間に形成される狭い空間を容易に通過することができる。ライザ管１０内の、トランジションピース６５より下方の領域に達した配管内作業装置１０は、アーム屈曲装置３１によるアーム９の旋回により、図４に示す状態Ｂの形状になる。すなわち、ヘッド部１、アーム９、屈曲駆動ユニット５及び走行駆動ユニット６が蛇行した状態となり、少なくともガイド輪２５，３０及び駆動輪８をライザ管５０の内面押し付けることができる。このように、配管内作業装置１０は、トランジションピース６５内面と仕切り部材６９の間に形成される狭い空間（最狭隘部）の通過、及びライザ管５０内での駆動輪８による走行が可能である。配管内作業装置１０は、突起の少ない円筒状の外形、及びトランジションピース最狭隘部に適合した外径寸法を有している。

本実施例は、アーム９に連結される屈曲駆動ユニット５が、アーム９を屈曲させるアーム屈曲装置３１を有しているため、アーム屈曲装置３１を単純な構成にすることができる。また、屈曲駆動ユニット５に対するアーム部材９の屈曲をエアシリンダ１８によって行っている本実施例は、以下の効果を得ることができる。すなわち、エアシリンダ１８に高圧空気を供給する圧縮機の異状によってエアシリンダ１８への高圧空気の供給が断たれた場合、ガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２のライザ管５０の内面のへの押し付け力がなくなる。このため、配管内作業装置１０はチェーンを巻き上げることによりトランジションピース１２から引き出すことができ、配管内作業装置１０の安全性を向上できる。エアシリンダ１８の駆動に空気を用いる（圧縮性気体であれば、空気以外の気体を用いてもよい）ことにより、特殊な制御を必要とせずに、ライザ管（配管）の内径の変化に追従しつつヘッド部１をライザ管の中心軸上に保つことができる。

本実施例は、駆動輪８を回転させるモータ３６を屈曲駆動ユニット５ではなく走行駆動ユニット６に設けているので、屈曲駆動ユニット５の長さをアーム９の長さとほぼ同程度まで短くすることができる。このため、屈曲駆動ユニット５の長さが短くなる分、駆動輪８に加えられる押し付け力が増大してガイド輪３０に加えられる押し付け力と同程度になる。ライザ管５０内での配管内作業装置１０の走行を円滑に行える。

ヘッド部１が、ボディー１３、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３が設置されてボディー１３に回転可能に設けられたヘッド１１、及びボディー１３に設けられ、ヘッド１１を回転させるモータ１４を有する。このため、ヘッド１１が回転でき、前方監視カメラ２及び側方監視カメラ３を用いてライザ管５０の内周面全域の検査が可能になる。

異物を吸引する吸引ノズルをヘッド部１、特に交換された他のヘッドに設けているので、ライザ管５０内において異物の存在する場合には、吸引ノズルでその異物を吸引してライザ管５０内から速やかに除去することができる。ヘッド１１が前述の各カメラと共に吸引ノズルを備えている場合には、ライザ管５０から配管内作業装置１０を引き出してヘッド１１の装置への吸引ノズルの取り付けに要する時間が不要となる。ライザ管５０内の異物の吸引作業を短時間に行うことができる。また、各カメラによるライザ管５０内の検査作業と異物除去作業を連続して行うことができ、ライザ管５０内で行われる作業の効率化を図ることができる。

キャビティを含む水流を発生させる噴射ノズルをヘッド部１に取り付けられた他のヘッドに設けている場合には、アーム９の屈曲によりガイド輪２５，３０、駆動輪８及びガイド輪４２にそれぞれ加えられるライザ管５０内面への押し付け力を増大できるので、配管内作業装置１０のライザ管５０内での位置決めを確実に行うことができる。このため、噴射ノズルによってキャビティを含む水流を発生させても、その水流の反力により配管内作業装置１０が移動することはなく、ライザ管５０内の所定の位置に対する残留応力の改善を精度よく行うことができる。また、ヘッド部１が前述の各カメラと共に噴射ノズルを備えている場合には、ライザ管５０から配管内作業装置１０を引き出し、ヘッド部１における、噴射ノズルの取り付けた他のヘッドへの交換作業に要する時間が不要となる。これは、残留応力改善作業の短時間化を図ることができる。また、残留応力改善後におけるライザ管５０内面の状態のカメラによる確認を速やかに行うことができる。

上記した実施例は、アーム９を旋回させる駆動装置としてエアシリンダ１８を用いているが、エアシリンダ１８の替りに水圧シリンダを用いてもよい。この場合には、高圧空気ホース４８を高圧水ホースとして使用し、高圧水ホースにより水圧シリンダ内に高圧の駆動水を供給する。高圧駆動水の供給によって水圧シリンダ内のピストンが移動され、アーム９が旋回される。水圧シリンダを用いた場合には、エアシリンダを用いた場合と同様な効果を得ることができる。

本発明の好適な一実施例である配管内作業装置の構成を示し、（ａ）はその配管内作業装置のヘッド部及び屈曲駆動ユニットの構成図、（ｂ）その配管内作業装置の走行駆動ユニットの構成図である。 図１に示す配管内作業装置の、配管（ライザ管）内における走行時の形状を示す説明図である。 図１に示す配管内作業装置による検査作業等が実施されるＢＷＲ発電プラントの原子炉の構造図である。 図１に示す配管内作業装置の、ライザ管内での各走行状態での形状を示す説明図である。

符号の説明

１…ヘッド部（ヘッド装置）、２…前方監視カメラ、３…側方監視カメラ、４…ヘッド回転駆動部、５…屈曲駆動ユニット（第１ユニット）、６…走行駆動ユニット（第２ユニット）、８…駆動輪、９…アーム（連結部材）、１０…配管内作業装置、１１…ヘッド、１３，１７…ボディー、１４，３６…モータ、１８…エアシリンダ（駆動装置）、１９…シリンダ、２２…ピストン、２５，３０，４２…ガイド輪、３１…アーム屈曲装置（連結部材屈曲装置）、３２…回転力発生装置、５０…ライザ管、５６…原子炉、５８…ジェットポンプ、６５…トランジションピース、６７…エルボ部、７０…操作盤。

Claims (6)

1. 第１ユニットと、一端部が前記第１ユニットの一端部に回転可能に取り付けられた第２ユニットと、一端部が前記第１ユニットの他端部に回転可能に取り付けられたアーム部材と、前記アーム部材に回転可能に取り付けられ、カメラが設けられたヘッド装置とを備え、
   前記第１ユニットは、前記アーム部材を前記第１ユニットに対して屈曲させるアーム屈曲装置を有し、
   配管内面に接触される第１車輪が前記アーム部材の前記一端部及び前記他端部にそれぞれ回転可能に設けられ、配管内面に接触され駆動される第２車輪が前記第１ユニットの前記一端部に回転可能に設けられることを特徴とする配管内作業装置。
2. 前記第２車輪を回転させる駆動装置を前記第２ユニットに設けた請求項１記載の配管内作業装置。
3. 前記アーム屈曲装置が、前記アーム部材を屈曲させる流体シリンダ、及び前記流体シリンダの直線運動を回転運動に変えて前記アーム部材を前記第１ユニットに対して屈曲させる回転機構を含んでいる請求項１または請求項２に記載の配管内作業装置。
4. 前記ヘッド装置が、ボディー、前記カメラが設置され、前記ボディーに回転可能に設けられたヘッド、及び前記ボディーに設けられ、前記ヘッドを回転させる回転装置を有する請求項１または請求項２に記載の配管内作業装置。
5. 異物を吸引する吸引ノズルを前記ヘッド装置に設けた請求項１または請求項４に記載の配管内作業装置。
6. キャビティを含む水流を発生させる噴射ノズルを前記ヘッド装置に設けた請求項１または請求項４に記載の配管内作業装置。

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